Tworzywa syntetyczne - Polski Serwis Naukowy

Torby z tworzyw sztucznych (polimerów)

Tworzywa sztuczne – materiały składające się z polimerów syntetycznych (wytworzonych sztucznie przez człowieka i niewystępujących w naturze) lub zmodyfikowanych polimerów naturalnych oraz dodatków modyfikujących takich jak np. napełniacze proszkowe lub włókniste, stabilizatory termiczne, stabilizatory promieniowania UV, uniepalniacze, środki antystatyczne, środki spieniające, barwniki itp. Termin "tworzywa sztuczne" funkcjonuje obok niepoprawnych często stosowanych żargonowych określeń takich jak: plastik lub plastyk. Najbardziej poprawnym terminem obejmującym wszystkie materiały zawierające jako główny składnik polimer, bez rozróżniania, czy jest on pochodzenia sztucznego czy naturalnego, jest określenie "tworzywa polimerowe".

Przeciwutleniacze (antyoksydanty, antyutleniacze) – grupa związków chemicznych, które są stosowane w zapobieganiu niepożądanym procesom utleniania, przez co przedłużają trwałość produktów.
Tworzywo termoplastyczne - tworzywo sztuczne, które w określonej temperaturze i ciśnieniu zaczyna mieć własności lepkiego płynu. Tworzywa termoplastyczne można kształtować przez tłoczenie i wtryskiwanie w podwyższonej temperaturze a następnie szybkie schłodzenie do temperatury użytkowej.

Tworzywa polimerowe stanowią osobną grupę materiałów obok materiałów ceramicznych, metali i ich stopów oraz drewna, które, ze względu na budowę cząsteczek celulozy, również należy zaliczyć do naturalnych materiałów polimerowych.

Zaletami tworzyw polimerowych są: mała gęstość, odporność na korozję oraz łatwość przetwórstwa (niskie koszty wykonywania dużych serii gotowych wyrobów w porównaniu do innych grup materiałów). Ta ostatnia cecha głównie zadecydowała o wielkim rozwoju przemysłu tworzyw polimerowych w XX wieku i ich obecną wielką powszechnością w życiu codziennym człowieka.

Ocean Atlantycki (Atlantyk) – drugi pod względem wielkości ocean na Ziemi pokrywający około jednej piątej jej powierzchni. Nazwa wywodzi się z mitologii greckiej i oznacza "Morze Atlasa".
Twardość – cecha ciał stałych świadcząca o odporności na działanie sił punktowych (skupionych). Efektami oddziaływania sił skupionych mogą być odkształcenia powierzchni, zgniecenie jej lub zarysowanie. Twardość materiału mierzy się za pomocą sklerometru i mikrotwardościomierza. Twardość jest istotną charakterystyką materiałów konstrukcyjnych. Dla każdego z typu tych materiałów utworzono odpowiednie metody klasyfikacji i pomiarów twardości.

Wadami tworzyw polimerowych są: mała odporność na wysokie temperatury i mniejsze właściwości mechaniczne (np. twardość, podatność na pełzanie) w porównaniu do np. metali lub ceramiki. Pomimo że właściwości mechaniczne większości tworzyw polimerowych są mniejsze w stosunku do metali, to włókna z niektórych tworzyw polimerowych (np. aromatyczne poliamidy - Kevlar) mogą wykazywać większą wytrzymałość na rozciąganie (powyżej 3500 MPa) nawet w stosunku do wysokogatunkowych stali. Podobnie bardzo wysoką wytrzymałością charakteryzują się kompozyty polimerowe.

Żywice epoksydowe — rodzaj jedno- lub dwuskładnikowych żywic syntetycznych, które są zdolne do tworzenia nietopliwych i nierozpuszczalnych tworzyw sztucznych na skutek reakcji sieciowania z udziałem ugrupowań epoksydowych.
W celu uproszczenia recyklingu wprowadzone są specjalne kody oznaczenia różnych materiałów. Kody zawierają trzy strzałki, tworzące trójkąt, z grotami skierowanymi zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Wewnątrz trójkąta znajduje się liczba oznaczająca kod użytego materiału, a pod trójkątem umieszczany jest skrót literowy.

Do wad tworzyw polimerowych zalicza się bardzo długi czas rozkładu, jeśli człowiek dokonuje zaśmiecania nimi środowiska naturalnego, czy też podczas składowania ich na składowiskach odpadów. Tymczasem tworzywa polimerowe stanowią doskonałe materiały wtórne do ponownego przerobu w technologiach recyklingu, gdzie na samym końcu powinny one kończyć "swoje życie" jako materiał opałowy, ze względu na wysoką wartość opałową, często porównywalną do węgla. Pomimo zaawansowanych technologii w spalarniach odpadów, które eliminują emisję szkodliwych związków do środowiska, wciąż obserwuje się wysoki opór społeczny podczas wyboru lokalizacji spalarni odpadów. Spalanie tworzyw polimerowych w gospodarstwach domowych jest zabronione, gdyż, m.in. ze względu na za niską temperaturę spalania, może powodować to emisję do atmosfery silnie trujących związków.

Tworzywa naturalne - to grupa materiałów pozyskiwanych ze źródeł naturalnych, których nie otrzymuje się na drodze syntezy chemicznej, czy innych, bardzo złożonych procesów technologicznych. Materiały naturalne przystosowuje się do praktycznego użycia tylko poprzez proste procesy fizyczne - takie jak cięcie, skrawanie, miażdżenie, mielenie, mieszanie itp.
Poli(tereftalan etylenu), (C10H8O4)n (PET) - polimer z grupy poliestrów, otrzymywany na drodze polikondensacji z tereftalanu dimetylowego (DMT) i glikolu etylenowego (GE). Numer CAS: 25038-59-9, gęstość 1,370 g/cm3.

W latach 1988 - 2010 światowa roczna produkcja wzrosła z 75 mln do 245 mln ton. Zaobserwowano, że drobne odpady tworzyw sztucznych unoszą się na powierzchni północnego Oceanu Atlantyckiego i północnego Oceanu Spokojnego. W latach 1988 - 2010 nie zaobserwowano wzrostu ilości tych odpadów. Badania na Morzu Sargassowym sugerują, że morskie mikroorganizmy są zdolne do rozkładania tworzyw sztucznych.

Kevlar (PPTA, poli(tereftalano-1,4-fenylodiamid) lub poli(p-fenylotereftalanoamid), -[-CO-C6H4-CO-NH-C6H4-NH-]n- ) - polimer z grupy poliamidów, a dokładniej aramidów, z którego przędzie się włókna sztuczne o bardzo wysokiej odporności mechanicznej na rozciąganie.
Drewno – surowiec drzewny otrzymywany ze ściętych drzew i formowany przez obróbkę w różnego rodzaju sortymenty. Zajmuje przestrzeń pomiędzy rdzeniem, a warstwą łyka i kory. Pod względem technicznym drewno jest naturalnym materiałem kompozytowym o osnowie polimerowej wzmacniany ciągłymi włóknami polimerowymi, którymi są podłużne komórki zorientowane jednoosiowo.

Tworzywa sztuczne a naturalne

Współcześnie paleta dostępnych tworzyw sztucznych umożliwia w praktyce zastąpienie nimi niemal każde tworzywo naturalne. Tworzywa sztuczne nie mają jednak zwykle własności identycznych z tworzywami naturalnymi. Zwykle tworzywa sztuczne mają takie same a nawet lepsze te własności, które są najbardziej istotne dla danego zastosowania, może mieć jednak gorsze mniej istotne własności.

Metale kolorowe - ogólna nazwa metali i stopów metali nieżelaznych (nie zawierających żelaza). Do metali kolorowych zalicza się m.in.: miedź, cynk, cynę, ołów, aluminium, a do stopów: mosiądz i brąz. Są to ciała o charakterystycznym połysku, są dobrymi przewodnikami cieplnymi.
Materiał - słowo wieloznaczne. W najbardziej ogólnym sensie jest to surowiec w postaci pierwotnej lub częściowo przetworzony, z którego wytwarza się różne produkty. W języku potocznym nazwą tą określa się tkaniny.

Np: zastosowanie tworzywa PET zamiast szkła do produkcji butelek ma następujące zalety:

butelki z PET są lżejsze (znacznie mniejsze zużycie surowca i energii potrzebnej do produkcji, transportu, recyklingu),

PET się nie tłucze (zastosowanie w miejscach gdzie nie jest dopuszczalne szkło: stadion, basen itp.),

łatwiej jest uformować je w niemal dowolny kształt (wysokie walory estetyczne opakowań),

ale ma też wady:

Ocean Spokojny (Pacyfik), Ocean Wielki – największy, najgłębszy i najstarszy na świecie zbiornik wodny. Z powierzchnią równą 178,7 mln km² zajmuje jedną trzecią całej Ziemi. Największą rozciągłość południkową osiąga między Arktycznym Morzem Beringa a Morzem Rossa przy brzegach Antarktydy i wynosi ona aż 15500 km. Z kolei największą rozciągłość równoleżnikową osiąga między wybrzeżem Indonezji a Kolumbii i Peru i wynosi 19800 km czyli prawie połowę obwodu kuli ziemskiej i pięć razy więcej niż średnica Księżyca. Granicami oceanu są: Ameryki Północna i Południowa na wschodzie, Azja i Australia na zachodzie oraz lodu Arktyki i Antarktydy odpowiednio na północy i południu. Pojemność oceanu szacowana jest na 169,2 mln km³ co stanowi 46% ziemskich zasobów wód. Tradycyjnie dzieli się go wzdłuż równika na część północną i południową, ale wyjątkami są tutaj wyspy Gilberta i Galapagos w całości uznawane za Południowy Pacyfik. Na tym Oceanie znajduje się największa głębia Rów Mariański (głębokość: 10 911 m) oraz druga co do wielkości wyspa świata Nowa Gwinea. Średnia głębokość wynosi 4 280 m p.p.m.
Formowanie wtryskowe to technika formowania tworzyw sztucznych polegająca na wtłaczaniu stopionego tworzywa do formy, w której zastyga ono (zestala się) w kształtkę. Formowanie wtryskowe (krótko: wtrysk) jest cyklicznym procesem przetwórstwa tworzyw sztucznych w postaci granulatu.

PET w temperaturze pow 70 °C traci swoje własności mechaniczne (butelki nie nadają się do pasteryzacji w wysokiej temperaturze bez stosowania dodatkowych technik uszlachetniających np. dodatek PEN)

niska barierowość butelki (bez dodatkowych technologii zwiększających barierowość (np. butelki wielowarstwowe) nie nadaje się do długoterminowego pakowania piwa, soków, mleka)

Podobne wady i zalety posiada wiele innych tworzyw sztucznych

Stal – stop żelaza z węglem plastycznie obrobiony i obrabialny cieplnie o zawartości węgla nieprzekraczającej 2,06%, co odpowiada granicznej rozpuszczalności węgla w żelazie (dla stali stopowych zawartość węgla może być dużo wyższa). Węgiel w stali najczęściej występuje w postaci perlitu płytkowego. Niekiedy jednak, szczególnie przy większych zawartościach węgla cementyt, występuje w postaci kulkowej w otoczeniu ziaren ferrytu.
Polistyren (-[CH2CH(C6H5)]n-) polimer z grupy poliolefin otrzymywany w procesie polimeryzacji styrenu, pochodzącego zwykle z procesu katalitycznego odwodornienia etylobenzenu (ok. 85% światowej produkcji)[potrzebne źródło], bądź z procesu Halcon-Oxirane (ok. 15% światowej produkcji)[potrzebne źródło] lub z rafinacji ropy naftowej.

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)